文章标题:高温盐雾腐蚀设备与 TiAl 合金的腐蚀行为研究
文章作者:马彪 1,张晨愉 1,卫贝贝 1,唐斌 1,2
关 键 字:TiAl 合金;高温盐雾腐蚀设备;热腐蚀
文章摘要:
作为新型轻质耐高温结构材料,TiAl 合金因具有低密度、高比强度、优异的高温抗蠕变性能等优点,是钛合金使用温度上限和高温合金使用温度下限区间内(700~900 ℃)的唯一候选材料。 然而,在 TiAl 合金的实际服役环境中,燃油或海水中的 S、Cl 和碱金属元素的杂质会产生混合盐, 沉积在 TiAl 合金构件表面并与合金基体发生热腐蚀行为,诱导合金构件失效。 因此需要构建高温腐蚀环境,研究 TiAl 合金的热腐蚀行为,为推进 TiAl 合金的服役性能评估与优化提供理论参考。基于此,在 850 ℃盐雾环境下对 TNM 合金的热腐蚀行为展开系统研究,观察其表面形貌,分析热腐蚀产物组成,探讨热腐蚀行为机理。 结果表明,在 850 ℃下 TNM 合金表面热腐蚀产物由鳞片状 TiO2 和连续致密的 Al2O3组成,且最外层以 TiO2 为主,随热腐蚀时间延长,TiO2 形态由鳞片状向柱状转变,分布形式趋于团簇分布。 随热腐蚀时间延长或循环周次增加,热腐蚀层在腐蚀介质侵蚀与热应力耦合作用下发生破碎脱落,暴露出合金基体组织并进一步发生热腐蚀,出现腐蚀层“形成-脱落”的循环过程。 随热腐蚀时间延长,合金表面的热腐蚀行为由热腐蚀层“形成-脱落”的循环过程转变为沿 α2 相快速向合金内部侵蚀的相选择性腐蚀过程,导致表面难以形成连续保护性氧化层,严重破坏合金的抗腐蚀性能。